燃料乙醇产业发展现状

《燃料乙醇产业发展现状》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、行业动态燃料乙醇产业发展现状仉磊，李纪红，李十中（清华大学核能与新能源技术研究院，北京100084）近年来，世界范围内对先进生物能源领域的关注与投入达到了前所未有的高度，然而由于缺乏高效的生物质转化及下游加工技术，使获得先进生物能源的商业化产品仍然需要很长的路要走[1-2]。相对于沼气、藻类生物柴油及其它种类繁多的概念性先进生物能源，燃料乙醇具有生物发酵工艺成熟、生产周期短、生产成本相对低廉的优势，因此其仍然是目前最为现实可行的生物能源形式。以美国为例，2011年因其国内139亿加仑燃料乙醇的使用，使美国减少了4.8亿桶石油的进口[3]。正因如此，美国环保署（EPA

2、）于2012年4月通过一项计划，进一步提高汽油中乙醇调合比例，使先前的10%（E10）提高到15%（E15），以供2001年及以后生产的汽车和卡车使用[4]。此举意味着美国接近三分之二的汽车都能够使用E15，这足以证明乙醇汽油的安全和效率。结构复杂、稳定，使获得其可发酵糖的预处理工艺相对复杂、成本高、效果有限，因此，截止2011年底世界范围内仍未得到商业化纤维素乙醇产品[3，5]。2纤维素乙醇相关技术现状转化木质纤维素中的纤维素及半纤维素成为可发酵糖，如葡萄糖、木糖等，是纤维素乙醇技术的关键步骤。木质纤维素具有结构复杂、稳定及抗微生物降解的特性，目前已知的预处理工艺

3、对其的糖转化效率难以达到理想效果，使后续糖化步骤中投入大量纤维素酶以维持较高糖化效率，纤维素酶的大量使用使纤维素乙醇生产成本大幅提升[6]。此外，除了六碳糖外，高效利用五碳糖才能使纤维素乙醇在商业化大规模生产层面上具有实际意义[7]。然而，自然界中高效乙醇发酵菌株几乎都无法利用木糖，目前利用基因工程技术获得的微生物菌株的五六碳糖共代谢效率仍然较低，距离工业化应用还相去甚远[8]。目前纤维素乙醇生产工艺的复杂导致高成本投入。2011年美国能源部可再生能源实验室NREL发表了对6种不同预处理工艺生产纤维素乙醇的评价结果，乙醇生产成本为2.74～4.07美元/加仑，其中原

4、料成本在总成本的45%～53%；除了原料成本，固定资本投入每加仑0.59～0.94美元/加仑，酶及化学品的成本在每加仑0.3～0.5美元[9]，与美国能源部预期的1.1美元/加仑目标[10]相去甚远。可见，缺乏具有高成本效率（cost-effective）的木质纤维素预处理方法及高效共代谢五六碳糖的微生物菌株，是目前纤维素乙醇技术无法商业化应用的根本原因。1燃料乙醇生产技术工业上，乙醇主要由酵母菌（Saccharomycescerevisiae）以可发酵糖（如葡萄糖、果糖及蔗糖）为底物发酵生产。根据可发酵糖获得来源，可将燃料乙醇生产技术分为：第一代常规生物燃料——“

5、糖-淀粉”乙醇；第二代纤维素乙醇。前者主要是以糖（如甘蔗）或淀粉（如玉米）为原料。后者对农业废弃物（如秸秆、玉米芯）及能源作物（柳枝稷）中的木质纤维素进行预处理以获得葡萄糖、木糖等可发酵糖，以其作为底物发酵生产乙醇。目前“糖-淀粉”乙醇生产工艺相对成熟，在世界燃料乙醇供应中起到举足轻重的作用，2011年，世界燃料乙醇生产大国——美国和巴西的几乎全部燃料乙醇皆以玉米淀粉及甘蔗中的可发酵糖为原料生产而来，两者乙醇产量之和为5900万吨占世界总产量6700万吨的88%[3]。第二代纤维素乙醇由于其原料——木质纤维素是地球上已知的蕴藏量最为巨大的可利用自然资源，且“不争粮，

6、不争地”，成为当今世界投入资源最多的生物燃料发展方向。然而木质纤维素3纤维素乙醇商业化探索“Afunnythinghappenedontheroadtoenergysecurityviacellulosicbiofuels...itdidn'thappen”[5]，2011年美国化学会旗下的环境领域的顶级期刊EnvironmentalScienceandTechnolog（ES&T）主编Schnoor在他的文章中表达了对纤维素乙醇的失望·1722·化工进展2013年第32卷之情。这也是纤维素乙醇商业化发展的现状。2012年3月一条新闻引人注目，尽管美国环保署EPA已

7、将2012年纤维素乙醇生产目标由150万吨下调到2.6万吨，但是美国石油研究所API（AmericanPetroleumInstitute）代表500家油气公司仍将EPA告至华盛顿特区巡回法庭，认为EPA制订的纤维素乙醇使用目标增加了石油公司的税负，并最终加重消费者负担和浪费纳税人的钱财[5]。美国国家研究理事会（NRC）于2011年10月10日质询政府生物燃料产量目标执行情况显示，纤维素乙醇产量远远落后于常规谷物为原料的乙醇生产，并且不可能达到2022年美国可再生燃料标准（RFS）目标[11]。2013年1月11日，美国PR新闻专线（PRNewswire）报道